无线通信系统的毫微微蜂窝中支持本地互联网协议接入的方法和装置的制作方法

专利名称：无线通信系统的毫微微蜂窝中支持本地互联网协议接入的方法和装置的制作方法
无线通信系统的毫微微蜂窝中支持本地互联网协议接入的方法和装置技术领域
本发明一般涉及无线通信，而且具体地，涉及在无线通信系统中通过扩展具有分组数据网络(PDN)网关功能的毫微微蜂窝的能力来向附着到毫微微蜂窝的用户设备(UE) 高效率地提供本地互联网协议(IP)接入服务的方法和装置。
背景技术：
毫微微蜂窝是被设计为提供大约10米的短距离覆盖范围、用在家庭或小企业中并且具有到核心网络的宽带连接的小的蜂窝基站。毫微微蜂窝通过为用户在室内提供高质量和固定-移动融合服务来扩展蜂窝网络覆盖范围。
第三代伙伴计划(3GPP)长期演进(LTE)系统包括演进节点B (eNB)和家庭 eNB (HeNB)。eNB表示宏基站，而HeNB表示毫微微基站。
3GPP LTE支持利用旧式宏基站部署毫微微基站。毫微微基站可以由电信商或用户安装以扩展覆盖范围和容量或用于特定服务供应。通常，毫微微蜂窝提供几米直到宏蜂窝的尺寸的服务覆盖区域。
常规无线通信系统中，即使毫微微基站可以直接连接到PDN，连接到毫微微基站的 UE也经由服务网关和PDN网关接入PDN。
因此，存在对本地IP接入服务的新需求用于提供与本地IP网络的直接通信而不占用电信商网络。为了满足此需求，已经提出将PDN网关功能集成到毫微微基站中。发明内容
技术问题
然而，在该提出的其中毫微微基站集成毫微微基站网关和本地网关(PDN网关和/ 或服务网关)的功能的系统结构中，当毫微微基站的内部服务网关和PDN网关与移动管理实体(MME)交换控制消息时，出于许多原因，宏服务网关和宏PDN网关与MME之间的控制消息交换是不可能的。
首先，因为可以有如此大量的毫微微基站，即，比宏服务网关的数量多几千或几万倍，所以通过将毫微微基站的本地服务网关和本地PDN网关的信息连同宏服务网关的信息一起登记来获得接入信息、并接着稍后搜索对应的登记信息是低效率且实际上不可能的。
第二，当使用毫微微基站网关来管理大量毫微微基站时，因为毫微微基站网关工作以使得在MME看来毫微微基站网关管理下的所有毫微微基站被显示为单个毫微微基站， 所以MME不能在毫微微基站之间进行区分。
第三，因为在服务网关与MME之间交换的控制消息使用国际移动用户身份(IMSI) 来标识每UE信息，但是在基站与MME之间交换的控制消息使用服务临时移动用户身份 (S-TMSI)来标识每UE信息，所以当仅仅接收到包含在MME发送的消息中的IMSI时，基站中的本地服务网关或本地PDN网关无法标识服务UE的基站。
技术方案
为了至少解决现有技术的上述问题，本发明提供在无线通信系统中用于支持连接到毫微微基站的UE的本地IP接入的方法和装置。
在被配置为支持本地IP接入的无线通信系统中，该无线通信系统包括具有PDN网关功能的毫微微基站，根据服务基站的位置确定从UE到本地IP接入网络的数据路径。当 UE进入空闲模式同时建立UE-毫微微基站-毫微微基站的本地PDN网关的数据路径时，UE 在它的操作模式被切换到活动模式之前不能接收数据，因为UE-毫微微基站的毫微微本地 PDN网关的数据路径被破坏。而且因为在数据路径上没有毫微微基站的本地PDN网关与MME 之间的控制信令之间的直接连接，在毫微微基站内没有用于向MME通知目的地为UE的数据以便触发UE转变到活动模式的本地服务网关。
当UE进入空闲模式同时建立UE-毫微微基站-本地PDN网关的数据路径时，毫微微基站释放用于UE的资源，因而仅仅毫微微基站的本地PDN网关保持在毫微微基站内。因此，为了向MME通知目的地为该UE的数据，本地PDN网关应当具有与MME的直接连接，并且本地PDN网关应当使用该连接通知本地PDN网关内有缓冲的数据。然而，因为有许多毫微微基站；所以对于MME来说，对于所有毫微微基站具有两个控制连接-一个用于毫微微基站以及另一用于毫微微基站的本地PDN网关，是很大的负担。
为了减少MME的负担，毫微微基站的本地PDN网关可以经由宏S-GW(服务网关) 连接到MME。对于该情况，MME仅仅具有到毫微微基站的一个控制连接。然后，经由宏服务网关建立数据路径和控制路径二者。对于空闲UE，数据路径连接宏服务网关-毫微微基站的本地PDN网关，而且控制路径连接MME-宏服务网关-毫微微基站的本地PDN网关。对于活动UE，数据路径连接UE-毫微微基站-宏服务网关-毫微微基站的本地PDN网关，而且控制路径连接UE-毫微微基站-MME-宏服务网关-毫微微基站的本地PDN网关。因此，需要通过使用连接UE-毫微微基站-毫微微基站的本地PDN网关的直接隧道来提高活动UE的数据路径效率，并且还通过经由毫微微基站与MME之间的现有控制连接实现通用分组无线服务(GPRQ隧道协议(GTP)控制消息到本地PDN网关的传输来提高活动UE的控制路径效率。
根据本发明的实施例，一种在无线通信系统中用于支持毫微微蜂窝的本地互联网协议(IP)接入的方法包括从用户设备(UE)接收服务请求；向移动管理实体(MME)发送包括关于本地网关的信息的初始UE消息；存储在由MME发送的初始上下文设置请求中携带的承载信息；从UE接收分组数据网络(PDN)连通性请求；向MME转发PDN连通性请求；从MME 接收创建会话请求；以及建立与本地网关的无线承载，本地网关与毫微微蜂窝共在一处。
根据本发明的另一实施例，一种在无线通信系统中用于支持本地互联网协议(IP) 接入的装置包括毫微微蜂窝，从用户设备(UE)接收服务请求，向移动管理实体(MME)发送包括关于本地网关的信息的初始UE消息，存储在由MME发送的初始上下文设置请求中携带的承载信息，从UE接收分组数据网络(PDN)连通性请求，并且向MME转发PDN连通性请求； 本地服务网关，从MME接收创建会话请求，并建立无线承载；以及本地PDN网关，连接到具有核心网络的PDN并建立与服务网关的无线承载。
根据本发明的另一实施例，一种在包括毫微微基站的无线通信系统中的数据路径配置方法包括当用户设备(UE)处于活动状态时，为该活动UE建立连接支持本地互联网协议(IP)接入功能并且与毫微微基站共在一处的本地分组数据网络(PDN)网关、毫微微基站和UE的第一数据路径；为空闲UE建立连接本地PDN网关、毫微微基站、服务网关的第二数据路径；当UE从活动状态转变到空闲状态以及反之时，根据UE状态，即空闲或活动，切换该两个数据路径。
有益效果
如上所述，当UE请求本地IP接入时，HeNB/HeNB GW激活本地网关功能(L-PGW，有或者没有L-SGW)以便与IP网络交换数据而不经过核心网络，结果提高了数据传输效率。通过使用HeNB/HeNB GW中的本地网关的中继功能和安全功能，可以提高HeNB/HeNB GW与属于核心网络的MME之间的通信的安全性。HeNB/HeNB Gff向MME通知本地IP接入功能的激活，以使得MME支持活动模式中的UE使用UE-HeNB/HeNB Gff-HeNB/HeNB GW中的L-PGW的 LIPA直接隧道，导致优化数据和控制路径。


通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其它方面、特征和优点将更加明显，其中
图1是示出根据本发明的实施例的无线通信系统的网络架构的图2是示出根据本发明的另一实施例的无线通信系统的网络架构的图3是示出根据本发明的另一实施例的无线通信系统的网络架构的图4是示出根据本发明的另一实施例的无线通信系统的网络架构的图5是示出根据本发明的另一实施例的无线通信系统的网络架构的图6是示出根据本发明的另一实施例的无线通信系统的网络架构的图7是示出在如图1和2所示的系统中用于支持本地IP接入服务的网络实体的操作的信令图8和9是示出在如图3所示的无线通信系统中用于配置PDN连接以提供本地IP 接入服务的网络实体的操作的信令图10和11是示出在如图4所示的无线通信系统中用于配置PDN连接以提供本地 IP接入服务的网络实体的操作的信令图12是示出在如图5所示的无线通信系统中用于配置PDN连接以提供本地IP接入服务的网络实体的操作的信令图13是示出在如图6所示的无线通信系统中用于配置PDN连接以提供本地IP接入服务的网络实体的操作的信令图14是示出根据本发明的实施例的包括HeNB的无线通信系统的网络架构的图15是示出在如图14所示的系统中用于活动模式中的UE接入IP网络而建立的数据路径的图16是示出根据本发明的实施例的在如图14所示的系统中用于活动模式中的UE 接入IP网络而建立的控制路径的图17是示出根据本发明的示范性实施例的在如图14所示的系统中用于空闲模式中的UE接入IP网络而建立的数据和控制路径的图18是示出根据本发明的实施例的系统中用于活动模式中的UE接入IP网络而建立的数据路径的图19是示出根据本发明的实施例的系统中用于活动模式中的UE接入IP网络而建立的控制路径的图20是示出根据本发明的实施例的包括HeNB的无线通信系统的网络架构的图21是示出在如图20所示的系统中用于为在活动模式下工作的UE建立数据路径的网络实体的操作的信令图22是示出根据本发明的实施例的当在转变到空闲模式之后为UE接收寻呼消息重新配置数据路径时的网络实体的操作的信令图23是示出根据本发明的实施例的当在转变到空闲模式之后UE接收寻呼消息时的网络实体的操作的信令图M是示出根据本发明的实施例的包括通过合并PDN网关(即，L-PGW)和服务网关(S卩，L-SGW)而具有扩展功能的毫微微基站(即，HeNB)的无线通信系统的图25是示出根据本发明的实施例的包括通过合并PDN网关(S卩，L-PGW)而具有扩展功能的HeNB的无线通信系统的图沈是示出根据本发明的实施例的包括通过合并PDN网关(即，L-PGW)和服务网关(即，L-SGW)而具有扩展功能的HeNB网关(GW)的无线通信系统的图27是示出根据本发明的实施例的包括通过合并PDN网关(即，L-PGW)而具有扩展功能的HeNB Gff的无线通信系统的图28是示出根据本发明的实施例的无线通信系统中通过合并L PGff和L-SGW和用于管理信息的MME而具有扩展功能的HeNB/HeNB GW的操作的信令图四是示出根据本发明的实施例的无线通信系统中用于使用存储的本地网关信息来选择数据被发送到的网关的网络实体的操作的信令图30是示出根据本发明的实施例的无线通信系统中的HeNB/HeNB GW和用于毫微微基站信息获取的DNS服务器的操作的信令图；以及
图31是根据本发明的实施例的无线通信系统中的用于选择HeNB/HeNB Gff的网络实体的操作的信令图。
具体实施方式
以下将参考附图详细描述本发明的各个实施例。附图中通篇使用相同的引用数字指代相同或相似的部分。描述的本发明的特征和优点可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合，并且本领域技术人员将认识到，本发明可以在没有特定实施例的特定特征或优点中的一个或多个的情况下被实践。可以省略合并于此的公知功能和结构的详细描述以避免混淆本本发明的主题。
另外，虽然下面参考3GPP LTE标准描述本发明，然而本发明不限于3GPP LTE系统。
在下面的描述中，本地IP接入(LIPA)服务是其中UE的数据被直接传送到本地网络(即，本地IP接入网络)而不通过核心网络的服务。
下面的描述中，本地IP接入网络可以是与核心网络不同类的任何类型的网络(例如，互联网和用于家庭网络服务的家庭网络)。
图1是示出根据本发明的实施例的无线通信系统的网络架构的示意图。
参考图1，无线通信系统包括UE 100、包括本地PDN网关(L-PGW)IOl和本地服务网关(L-SGW) 102的毫微微基站103、宏基站(或eNB) 108、毫微微基站网关(或HeNB Gff) 104,MME 105、宏服务网关(S-GW) 106、以及 PDN 网关(P-GW) 107。S-Gff 106 和 P-GW 107 包括在核心网络中。
UE 100可以经由eNB 108或HeNB 103接入核心网络。
L-PGff 101是在HeNB 103中实现的本地PDN网关，而L-SGW 102是在HeNB 103中实现的本地服务网关。
HeNB 103通过MME 105连接到核心网络以向UE 101提供移动通信服务。HeNB 103可以被称为封闭用户组(CSG)蜂窝，其允许特定组的UE接入。CSG蜂窝可以是安装在小的区域中(例如，在家庭之内)的家庭蜂窝、或用于覆盖相对大的区域的企业/本地网络蜂窝。根据本发明的实施例，HeNB 103允许登记的UE接入用于移动通信服务，并且在系统信息块(SlB)消息中广播CSG-ID。
HeNB Gff 104 将 HeNB 103 连接到 MME 105。
MME 105管理空闲模式中的UE并且选择S-GW 106和P-GW 107。而且，MME 105负责与漫游和验证有关的功能。此外，MME 105处理由UE 100产生的承载信令。
S-Gff 106在UE 100在基站(包括eNB 108和HeNB 103)之间或在3GPP无线接入网络之间的切换中充当移动锚(anchor)。
P-Gff 107将IP地址分配给UE 100，执行核心网络的分组数据相关功能，并且充当 3GPP无线接入网络与非3GPP无线接入网络之间的移动锚。P-GW107还负责承载带宽确定以及转发和路由功能。
eNB 108是负责宏蜂窝的基站。eNB 108建立与UE 100的无线信道并且管理无线资源。例如，eNB 108广播包括宏蜂窝中需要的控制信息的系统信息并且分配用于与UE 100通信的无线资源。eNB 108还可以基于由UE 100反馈的测量报告确定切换并且向UE 100发送切换命令。eNB 108包括用于无线资源管理的诸如无线资源协议(RRP)的控制协议。
图1和2是示出根据本发明的实施例的无线通信系统的网络架构的图，而图7是示出在如图1和2所示的系统中用于支持本地IP接入的网络实体的操作的信令图。
参考图1和7，HeNB 103或HeNB Gff 104根据动态主机配置协议(DHCP)或静态配置被分配IP地址并且建立与MME 105的连接。更具体地，HeNB Gff 104在步骤201向MME 105发送包括它自己的标识符(ID)的Sl SETUP REQUEST (Si设置请求)消息，并且在步骤 202 从MME 105 接收 Sl SETUP RESPONSE (Si 设置响应)消息。HeNB 103 在步骤 203 向 HeNB Gff 104发送包括它的ID的Sl SETUP REQUEST消息，并且在步骤204从HeNB Gff 104接收 Sl SETUP RESPONSE 消息。
在HeNB 103与HeNB Gff 104之间的连接以及HeNB Gff 104与MME105之间的连接之后，UE 100在步骤205经由HeNB 103向MME 105发送SERVICE REQUEST(服务请求)消息。为了向MME 105传递UE的消息，HeNB 103在步骤206向HeNB Gff 104发送包括UE的 SERVICE REQUEST 消息的 INITIAL (初始)UE 消息。除了 UE 的 SERVICE REQUEST 消息之外， INITIAL UE消息可以包括本地网关信息(Local GW-info)，其包括用于交换诸如L-PGW 101和L-SGW 103的IPv4和/或IPv6地址和端口的控制消息的信息。
在步骤207，HeNB Gff 104存储用于在HeNB Gff 104与MME 105之间使用的S-TMSI 以及在INITIAL UE消息中携带的本地GW-info，并且将INITIAL UE消息转发给MME 105。
在步骤208，MME 105将包括关于用于UE的无线承载的建立的信息的INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST (初始上下文设置请求)消息发送给HeNB Gff 104。HeNB Gff 104 在步骤 209 将 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息转发给 HeNB 103。
在步骤210，HeNB 103存储与用于UE 100的无线承载的建立有关的信息，并且经由 HeNB Gff 104 向 MME 105 发送 INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE (初始上下文设置响应) 消息。HeNB GW 在步骤 211 将 INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE 消息转发给 MME 105。
在无线承载建立信息被发送到HeNB 103之后，UE 100在步骤212向HeNB 103发送用于本地IP接入的PDN CONNECTIVITY REQUEST (PDN连通性请求)消息。HeNB 103在步骤 213 将 PDN CONNECTIVITY REQUEST 消息转发给 HeNB Gff 104，而 HeNB Gff 104 在步骤 214 将 PDN CONNECTIVITY REQUEST 消息转发给 MME 105。
在步骤215，MME 105检查该请求是否用于本地IP接入。如果确定该请求用于本地IP接入，则在步骤216，MME使用从INITIAL UE消息获得的本地网关信息直接向L-SGW 102发送CREATE SESSION REQUEST(创建会话请求)消息。
在接收到CREATE SESSION REQUEST 消息后，L-SGff 102 在步骤 217 建立与 L-PGW 101的请求的无线承载，即，直接连接L-SGW 102和L-PGW101的承载。在步骤218，L-SGff 102向MME 105发送CREATE SESSION RESPONSE消息用于报告承载建立结果。
在步骤219，MME 105 通过参考 CREATE SESSION RESPONSE 消息检查在 L-SGW 102 与L-PGW 101之间建立的承载，并且经由HeNB 103向UE发送用于建立无线承载的BEARER SETUP REQUEST消息和用于接受PDN连接的PDN CONNECTIVITY ACCEPT (PDN连通性接受) 消息。在接收到 BEARER SETUP REQUEST 禾Π PDN CONNECTIVITY ACCEPT 消息后，HeNB 103 在步骤220建立与UE 100的无线承载并且向UE 100转发PDN CONNECTIVITY ACCEPT消息。
在无线承载的建立之后，HeNB 103在步骤221向MME 105发送BEARER SETUP RESPONSE 消息，而 UE 100 在步骤 222 向 HeNB 103 发送 PDN CONNECTIVITY COMPLETE (PDN 连通性完成)消息。HeNB 103在步骤223将PDN CONNECTIVITY COMPLETE消息转发给MME。
在接收到PDN CONNECTIVITY COMPLETE 消息后，MME 105 确定在 L-SGW 102 或 L-PGff 101中是否需要更新与无线承载有关的信息。如果确定在L-SGW 102或L-PGW 101 中需要无线承载信息更新，则MME 105在步骤224向HeNB 103中的L-SGW 102发送包括更新承载信息的MODIFY BEARER REQUEST (修改承载请求)消息。响应于MODIFY BEARER REQUEST 消息，L-SGW 102 在步骤 225 向 MME 105 发送 MODIFY BEARER RESPONSE (修改承载响应)消息。如果接收到MODIFY BEARER REQUEST消息，则MME结束本地PDN连接建立过程。
另外，在步骤203在INITIAL UE消息中发送的本地GW-info可以在步骤210由 INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE 消息携带。
图7的方法也可以应用于如图2所示的系统，其中通过牵涉S-GW 1060仅仅将 L-PGff 1010包括在HeNB 1030中。使用图2的系统结构，图1所示的实施例中从MME 105 向L-SGW 102和L-PGW 101发送的消息代之以经由SGW 1060从MME 1050向L-PGW 1010发送。
图3和4是示出根据本发明的实施例的无线通信系统的网络架构的图，而图8到 11是示出在如图3和4所示的系统中用于支持本地IP接入的网络实体的操作的信令图。
参考图3和8，HeNB 4103或HeNB Gff 4104根据DHCP或静态配置被分配IP地址并且建立与MME 4105的连接。更具体地，HeNB Gff 4104在步骤401向MME 4105发送包括它的 ID 的 Sl SETUP REQUEST (Si 设置请求)消息。在步骤 402，MME 4105 向 HeNB Gff 4104 发送Sl SETUP RESPONSE(Si设置响应)消息。
在步骤403，HeNB 4103 还向 HeNB Gff 4104 发送包括它的 ID 的 S1SETUP REQUEST 消息。在接收到Sl SETUP REQUEST消息后，HeNB GW4104在步骤404向HeNB 4103发送Sl SETUP RESPONSE消息，从而在HeNB 4103和HeNB Gff 4104之间建立连接。
在HeNB 4103 与 HeNB Gff 4104 之间以及在 HeNB Gff 4104 与 MME4105 之间建立连接之后，UE在步骤405向HeNB 4103发送SERVICE REQUEST (服务请求)消息。在步骤406， HeNB 4103 向 HeNB Gff 4104 发送指示从 UE 接收到 SERVICE REQUEST 消息的 INITIAL UE 消息。INITIAL UE消息携带包括控制消息交换所需的信息的本地网关信息(本地GW-info)， 诸如L-PGW 4101和L-SGW 4102的IPv4和/或IPv6地址和端口。
HeNB Gff 4104在步骤407存储S-TMSI作为用于在MME 4105与HeNB4103之间使用的UE ID以及由INITIAL UE消息携带的本地GW-info，并且分配用于处理从MME 4105向 L-SGff 4102发送的信息的SGW代理。在步骤408，HeNB Gff 4104将INITIAL UE消息转发到 MME 405。
在接收到INITIAL UE消息后，MME 4105在步骤409向HeNB Gff 4104发送包括与用于UE 100的无线承载的建立有关的信息的INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息。HeNB Gff 4104 在步骤 410 将 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息转发给 HeNB 4103。
在接收到INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息后，HeNB 4103 在步骤 411 存储与用于UE 4100的无线承载的建立有关的信息并且向HeNB Gff 4104发送INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE 消息。HeNB Gff 4104 在步骤 412 将 INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE 转发给 MME 4105。
在步骤413，在HeNB 4103已经获得与用于UE的无线承载的建立有关的信息之后， UE 4100 向 HeNB 4103 发送 PDN C0N-NECTIVITY REQUEST 消息。发送 PDN CONNECTIVITY REQUEST消息以请求用于本地IP接入的PDN连接建立。HeNB 4103在步骤414和415将 PDN CONNECTIVITY REQUEST 消息经由 HeNB Gff 4104 转发给 MME 4105。
在接收到PDN CONNECTIVITY REQUEST 消息后，MME 4105 在步骤 416 确定 PDN C0NNECTIVITYREQUEST消息是否是为了本地IP接入的目的而发送。
当确定PDN CONNECTIVITY REQUEST消息是为本地IP接入的目的而发送时，MME 4105在步骤417向HeNB Gff 4104发送包括在步骤408从INITIAL UE消息获得的本地网关信息的 CREATE SESSION REQUEST (创建会话请求)消息。CREATE SESSION REQUEST 消息可以包括与用于服务网关与MME 4104之间使用的UE ID相同的IMSI、与用于在HeNB与 MME4105之间使用的UE ID相同的S-TMSI、以及从步骤408中的INITIAL UE消息获得的 L-PGW信息。
CREATE SESSION REQUEST消息还可以包括关于从步骤408中的INITIAL UE消息获得的L-SGW 4102的信息。关于L-SGW 4102的信息可以包括关于由HeNB Gff 4104分配的SGW代理4110的信息，以使得CREATESESSION REQUEST消息传送到HeNB Gff 4104中的 SGW 代理 4110。
在接收到CREATE SESSION REQUEST 消息后，HeNB Gff 4104 在步骤 418 保存从 CREATE SESSION REQUEST 消息提取的 IMSI 和 S-TMSI 并且分配 MME 代理 4109。此后，HeNB Gff 4104参考S-TMSI和从步骤406中的INITIAL UE消息获得的本地GW-info来搜索L-SGW 以接收 CREATE SESSION REQUEST 消息。
参考图3 禾口 9，HeNB Gff 4104 在步骤 419 将 CREATE SESSION REQUEST 消息转发至Ij HeNB 4103 中找到的 L-SGW 4102。在转发 CREATE SESSION REQUEST 消息之前，HeNB Gff 4104分配MME代理4109，以使得经由MME代理4109中继目的地为MME 4105的控制消息。 CREATE SESSION REQUEST消息包括关于MME代理4109的地址和端口的信息以及用于控制面的发送者完整隧道端点标识符(F-TEID)，其等于由HeNB GW4104分配的代理MME TEID0
在接收到CREATE SESSION REQUEST 消息后，L-SGW 4102 在步骤 420 请求 L-PGW 4101 创建 L-SGW 4102 与 L-PGW 4101 之间的会话。在步骤 421，L-SGff 4102 向 HeNB Gff 4104中的MME代理4109发送CREATE SESSION RESPONSE (创建会话响应)消息。HeNB Gff 4104在步骤422将包括在CREATE SESSION RESPONSE消息中的发送者F-TEID重置为SGW 代理 4110 的 ID 并且将 CREATE SESSION RESPONSE 消息转发给 MME 4105。
在步骤423，MME 4105发送用于请求来自HeNB Gff 4104的无线承载建立的BEARER SETUP REQUEST(承载设置请求)消息以及指示PDN连接被接受的PDN CONNECTIVITY ACCEPT 消息。在接收到 BEARER SETUPREQUEST 和 PDN CONNECTIVITY ACCEPT 消息后，HeNB Gff 4104 在步骤似4 将 BEARER SETUP REQUEST 禾口 PDN CONNECTIVITY ACCEPT 消息转发给 HeNB 4103。在步骤425，HeNB 4103建立与UE 4100的无线承载(RRC连接)。
在UE 4100与HeNB 4103之间的RRC连接建立之后，HeNB 4103在步骤似6向HeNB Gff 4104发送指示RRC连接建立的BEARER SETUP RESPONSE消息。HeNB Gff 4104在步骤 427 将 BEARER SETUP RESPONSE 消息转发给 MME 4105。
在从HeNB 4103 向 MME 4105 发送 BEARER SETUP RESPONSE 消息之后，UE 4100 在步骤似8向HeNB 4103发送指示用于本地IP接入的PDN连接建立的完成的PDN CONNECTIVITY COMPLETE 消息。HeNB 4103 在步骤 4 将 PDN CONNECTIVITY COMPLETE 消息转发给HeNB Gff 4104，而 HeNB Gff 4104 在步骤 430 将 PDN CONNECTIVITY C0MIPLETE 消息转发给 MME 4105。
当与无线承载有关的信息被更新时，MME 4105在步骤431和432经由SGW代理 4110 向 L-SGW 4102 发送 MODIFY BEARER REQUEST 消息。在步骤 433，L-SGff 4102 与 HeNB 4103中的L-PGW 4101更新无线承载相关信息。此后，在步骤434和435，L-SGW 4102经由 MME代理4109向MME4105发送MODIFY BEARER RESPONSE消息，从而完成本地PDN连接建立。
在上述过程中，本地GW-info由步骤403中的Sl SETUP REQUEST消息和步骤410 中的 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息携带。当不需要更新L-SGW 4102和L-PGW 4101 中的相应信息时，在无线承载的建立之后，不执行步骤431到435。
参考图3、8、和9描述的过程也可以应用在如图4所示的网络架构中，其包括在 HeNB 5103中实现的L-PGW 5105并且使用宏SGW 5106。该情况下，可以根据如图10和11所示的过程建立数据路径。
图10和11所示的用于如图4所示的网络架构的数据路径建立过程与图8和9所示的用于如图3所示的网络架构的不同在于，图10的步骤507中在HeNB Gff 5104中分配 PGW代理5112，而图8的步骤407中在HeNB GW4104中分配SGW代理4110。因此，与步骤 408中发送的INITIAL UE消息不同，图10的步骤508中发送的INITIAL UE消息仅仅携带 PGW代理5112的接入信息。此外，与图8的步骤417中从MME 4105向SGW代理4110发送 CREATE SESSION REQUEST 消息不同，图 10 的步骤517 中经由宏 SGW 5106从MME 5105 向 PGW 代理5112发送CREATE SESSION REQUEST消息。步骤518中由宏SGW 5106发送的CREATE SESSION REQUEST 消息包括与步骤 517 中由 MME 5105 发送的 CREATE SESSION REQUEST 消息相同的IMSI和S-TMSI。
与图8的步骤418不同，图11的519步骤中分配SGW代理5111，并且步骤520中从 HeNB Gff 5104 向 HeNB 5103 发送的 CREATE SESSION REQUEST 消息包括对于 SGW 代理 5111的接入信息。步骤522中经由HeNB Gff 5104从HeNB 5103向SGW 5106发送的CREATE SESSION RESPONSE消息包括对于PGW代理5112重置的发送者F-TEID。此外，步骤523中从SGW 5106转发给MME 5105的CREATE SESSION RESPONSE消息包括对于宏SGW 5106重置的发送者F-TEID。另外，当需要更新时，从HeNB GW5104向HeNB 5103发送M0DIFYBEARER REQUEST消息，用于经由SGW代理5111向L-GW传送步骤534中修改的承载信息。
图10的步骤509到516与图8的步骤409到416相同，而图11的步骤524到531 与图9的步骤423到430相同。因此，不会展示重复的描述。
本地Gff-info由步骤503中的SISETUP REQUEST消息和步骤512中的INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息携带。
当不需要更新宏SGW 5106L-PGW 5101中的相应信息时，在无线承载的建立之后， 不执行步骤523到536。
图5和6是示出根据本发明的实施例的无线通信系统的网络架构的图，而图12和 13是示出在如图5和6所示的系统中用于支持本地IP接入的网络实体的操作的信令图。
参考图5、6、12、和13，HeNB 6103根据DHCP或静态配置被分配IP地址，并且建立与MME 6105的连接。更具体地，HeNB 6103在步骤601向MME 6105发送S1SETUP REQUEST 消息。S1SETUP REQUEST消息可以包括如图28所示的共处一处的本地SGW或本地PGW信息。在步骤 602，MME 6105 向 HeNB 6103 发送 S1SETUP RESPONSE 消息，从而建立 HeNB6103 与MME 6105之间的连接。
在HeNB 6103与MME 6105之间的连接建立之后，UE 6100在步骤603向HeNB 6103 发送 SERVICE REQUEST 消息。在步骤 604，HeNB 6103 向 MME 6105 发送 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息。INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息包括包含 L-PGW 6101 和 L-SGW 6102的IPv4和/或IPv6地址和端口的本地GW_info以及由UE 6100发送的SERVICE REQUEST 消息。
在接收到INITIAL UE消息后，MME 6105在步骤605保存包括作为用于HeNB 6103 和MME 6105之间使用的UE ID的S-TMSI的UE信息和由INITIAL UE消息携带的本地 GW-info，并且向 HeNB 6103 发送 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息。INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息包括在UE 6100与HeNB 6103之间建立无线承载所需的信息。响应于INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息，HeNB 6103 在步骤 606 向 MME6105 发送 INITIAL CONTEXT SETUP COMPLETE 消息。
在初始上下文设置的完成之后，UE 6100在步骤607向HeNB 6103发送PDN CONNECTIVITY REQUEST消息以建立用于本地IP接入的PDN连接。HeNB 6103在步骤608 将 PDN CONNECTIVITY REQUEST 消息转发给 MME 6105。
在接收到PDN CONNECTIVITY REQUEST 消息后，MME 6105 识别 PDN CONNECTIVITY REQUEST消息是用于本地IP接入的PDN连通性请求。当PDN CONNECTIVITY REQUEST消息是用于本地IP接入的PDN连通性请求时，MME 6105在步骤609向HeNB 6103发送包括用在被发送到L-SGW 6102的原始CREATE SESSION REQUEST消息中的作为UE ID的IMSI和用于用在 HeNB 6103 禾Π MME 6105 之间的作为 UE ID 的 S-TMSI 的 CREATE SESSION REQUEST 消息。MME 6105是指从INITIAL UE消息获得的本地网关信息，以便直接向本地SGW 6102 传送 CREATE SESSION REQUEST 消息。
在接收到CREATE SESSION REQUEST 消息后，L-SGW 6102 在步骤 610 与 L-PGW 6101 建立由CREATE SESSION REQUEST消息指示的承载。在步骤611，L-SGff 6102向MME 6105 发送CREATE SESSION RESPONSE消息用于通知承载建立结果。
在接收到CREATE SESSION RESPONSE消息后，MME 6105在步骤612确认承载建立并且向HeNB 6103发送用于建立无线承载的BEARER SETUP REQUEST消息和用于通知PDN 连接建立的接受的PDN CONNECTIVITY ACCEPT消息。
如果接收到BEARER SETUP REQUEST 禾口 PDN CONNECTIVITY ACCEPT 消息，贝Ij HeNB 6103在步骤613与UE 6100建立无线承载(RRC连接)。在步骤614，HeNB 6103向MME 6105 发送包括RRC连接结果的BEARER SETUP RE SPONSE消息。
在RRC 连接建立之后，UE 6100 在步骤 615 向 HeNB 6103 发送 PDN C0N-NECTIVITY COMPLETE 消息。HeNB 6103 在步骤 616 将 PDN CONNECTIVITY COMPLETE 消息转发给 MME 6105。
在步骤617，MME 6105向L-SGW 6102发送用于更新无线承载信息的MODIFY BEARER REQUEST消息。在步骤618，L-SGW 6102请求L-PGW6101更新无线承载信息并且接收响应。在步骤619，L-SGff 6102响应于MODIFY BEARER REQUEST消息向MME 6105发送 MODIFY BEARER RESPONSE消息，从而完成本地连接建立过程。
步骤604中在INITIAL UE消息中发送的本地GW_info可以由步骤601中的Sl SETUP REQUEST 消息和步骤 606 中的 INITIAL CONTEXT SETUP COMPLETE 消息携带。步骤 609 中从MME 6105 向 HeNB 6103 发送的 CREATE SESSION REQUEST 消息可以包括 S-TMSI 而没有IMSI。
另外，网络可以如图6所示配置，其中HeNB 7103仅仅包括L-PGW7101，并且宏服务网关7106执行图5的L-SGW 6102的功能。
使用图6的网络架构，如图13所示，MME 7105在步骤709向SGW 7106发送CREATE SESSION REQUEST 消息，而 SGW 7106 在步骤 710 将 CREATE SESSION REQUEST 消息转发给 HeNB 7103 的 L-PGW 7101。两个 CREATE SESSION REQUEST 消息都包括 S-TMSI。
因此，L-PGW 7101在步骤711向宏SGW 7106发送用于通知承载建立结果的CREATE SESSION RESPONSE 消息，而宏 SGW 7106 在步骤 712 将 CREATE SESSION RESPONSE 消息转发给 MME 7105。
图13的步骤701到709与图12的步骤601到609相同，而步骤713到719与图 12的步骤612到618相同。因此，不会展示重复的描述。
图 13 中，从 SGW 7101 向 HeNB 7103 发送的 CREATE SESSIONREQUEST 消息可以包括S-TMSI而没有IMSI。
如上所述，连接到HeNB的UE可以直接接入本地IP接入服务而不通过载波网络。 因为HeNB负责本地网关(本地PGW，有或者没有L-SGW)的功能，所以连接到HeNB的UE可以直接接入PDN，而不涉及核心网络，结果改善了数据传输效率。因为HeNB负责网关中继功能，所以可以使用安全功能作为本地网关，因而提高了 HeNB与核心网络的MME之间的通信安全。
图14是示出根据本发明的实施例的包括HeNB的无线通信系统的网络架构的图。
参考图14，无线通信系统包括UE 100、具有L-PGW 120的扩展功能的毫微微基站 (HeNB) 110, MME 130, SGff 140, PGff 150、宏基站(或 eNB) 160、和 IP 网络 170。
图15是示出在如图14所示的系统中用于活动模式中的UE接入IP网络而建立的数据路径的图。
参考图15，通过UE与HeNB 110之间的无线UL 111、通过HeNB 110与SGW 140之间的SlUL 141、通过SGW 140与L-PGW 120之间的S5UL、以及L-PGW 120与IP网络170之间的IP网络接口传递从UE 100向IP网络170发送的上行链路(UL)数据。
从IP网络170向UE 100发送的下行链路(DL)数据通过相反的路径传递。即，从 IP网络170向UE 100发送的DL数据通过L-PGW 120与SGW140之间的S5DL 142、通过SGW 140与HeNB 110之间的SlDL 112、以及通过HeNB 110与UE 100之间的无线DL 101传递。
为了处理UL和DL数据，MME 130具有关于L-PGW的S5UL 121禾Π SlUL 141以及用于UE 100的SGW 140的S5DL 142的承载信息191。虽然在图15中承载信息191仅仅列出了数据面的S5DL，然而它也可以包括上述其它信息。
图16是示出在如图14所示的系统中用于活动模式中的UE接入IP网络而建立的控制路径的图。
参考图16，活动模式中的UE 100通过在UE 100和HeNB 110之间建立的RRC连接 10向L-PGff 120发送控制消息。
从UE 100向L-PGW 120发送的控制消息通过一系列的UE 100与HeNBllO之间的 RRC 链路、HeNB 110 与 MME 130 之间的 S1-AP 接口 11、ΜΜΕ130 与 SGW 140 之间的 SllGTP 接口 12、以及SGW 140与L-PGW 120之间的S5GTP接口 13传递。如上对于图15所述，从 L-PGff 120向UE 100发送的控制消息通过相反的路径传递。
图17是示出根据本发明的实施例的在如图14所示的系统中用于空闲模式中的UE 接入IP网络而建立的数据和控制路径的图。
参考图17，当UE 100在空闲模式下工作时，HeNB 110擦除UE信息和用于与UE 100的数据通信的承载信息(关于SlDL 101和无线UL 111)。然而，HeNB 110保持关于 SGff 140中的SlUL 141和S5DL 142的信息、关于L-PGW 120中的S5UL 121的信息、以及 MME 130中的承载信息191。
如果目的地为在空闲模式下工作的UE 100的DL数据到达L-PGW 120，则在建立对于UE 100的数据和控制路径的同时，L-PGW 120通过S5DL 142向SGW 140发送DL数据 192。该情况下，SGff 140向MME 130发送DL数据通知消息193同时缓冲DL数据192。
如果接收到DL数据通知消息193 JlJMME 130向HeNB 110发送寻呼触发消息194。 在接收到寻呼触发消息194后，HeNB 110向UE 100发送寻呼消息，指示UE 100从空闲模式转变到活动模式。
图18是示出根据本发明的实施例的系统中用于活动模式中的UE接入IP网络而建立的数据路径的图。
参考图18，从UE 100向IP网络170发送的UL数据通过一系列的UE 100与HeNB 110之间的无线UL IlUHeNB 110与SGW 140之间的S5UL 121、以及L-PGW 120与IP网络 170之间的IP链路传递。因此，UL数据可以通过最短的数据路径传递。
L-PGff 120 处的 DL 数据通过 L-PGW 120 与 HeNB 110 之间的 SlDL 和 HeNB 110 与 UE 100之间的无线DL发送，结果通过最短的数据路径传递。
除了存储在图18的MME中的信息之外，MME 130还存储包括关于在活动模式下工作的UE 100的SlDL的信息的承载信息196。此外，L-GW存储用于空闲UE的S5DL 142和用于活动UE的SlDL 112 二者，并且当UE状态从空闲状态改变到活动状态时切换哪一个被实际使用，反之亦然。为了帮助L-GW切换，MME应当向L-GW给出关于UE状态的改变的指不。
虽然MME 130的承载信息196包括关于图18中的UE 100的数据面的S5DL和SlDL 的信息，然而本发明不限于此。另外，下面将参考图22更详细地描述用于配置图18的数据路径的过程。
图19是示出根据本发明的实施例的系统中用于活动模式中的UE接入IP网络而建立的控制路径的图。
参考图19，从UE 100向MME 130发送的控制消息通过一系列的UE 100与HeNB 110之间的RRC连接10以及HeNB 110与MME 130之间的Sl-AP接口 11传递。从MME 130 向L-PGW 120发送的控制消息使用GTP消息容器通过一系列的MME 130与HeNB 110之间的Sl-AP接口 10以及HeNB 110与L-PGW 120之间的内部路径传递。
图20是示出根据本发明的实施例的包括HeNB的无线通信系统的网络架构的图。
参考图20，无线通信系统包括UE 100、具有L-PGW 120的扩展功能的HeNB 110、 HeNB Gff 130、宏(或服务)SGW 140, MME 150、宏(或 PDN)PGW 160、和 IP 网络 170。
如果具有如图18所示建立的数据路径的在活动模式下工作的UE 100转变到空闲模式，则利用如参考图17描述的寻呼过程来执行数据路径重新配置。另外，下面将参考图 22更详细地描述数据路径重新配置过程。此外，下面将参考图23更详细地描述根据UE从空闲模式到活动模式的操作模式转变的数据路径重新配置。
图21是示出根据本发明的实施例的在如图20所示的系统中用于为在活动模式下工作的UE建立数据路径的网络实体的操作的信令图。
参考图21，UE 100首先在步骤2100建立与HeNB 110的无线资源控制(RRC)连接，并且向HeNB 110发送SERVICE REQUEST消息以使用本地IP接入服务建立PDN连接。 在步骤 2105，HeNB 110 向 MME 130 发送包括 SERVICE REQUEST 消息的 INITIAL UE 消息。 INITIAL UE消息还包括本地GW信息(本地GW_info)，其包括关于HeNB 110的L-PGW 120的信息和最佳控制消息使能指示符(optimal_ctrl_enable_indicator)。本地GW-info包括诸如用于L-PGW接收控制消息的地址(IP地址或正式域名(FQDN))和GPRS隧道协议隧道终点ID(TEID)的接入信息。optimal_ctrl_enable_indicator指示可以处理通过HeNB 110与MME之间的控制连接(参见图19)在GTP消息容器中从MME 130向L-PGW 120发送的GTP控制消息。
如果接收到INITIAL UE消息，则MME 130在步骤2110激活由UE 100使用的所有承载。一旦承载被激活，UE 100就在步骤2115向MME 130发送PDN CONNECTIVITYREQUEST 消息。此时，指示目标接入网络的PDN CONNECTIVITY REQUEST消息的接入点名称(APN)被设置为“本地IP接入”。
在接收到PDN CONNECTIVITY REQUEST消息后，MME 130检查APN以确定目标网络是否为本地IP网络请求，并且检查本地GW-info以确定是否能够支持本地IP接入功能。对于该决定，MME检查初始UE消息中的L-GW信息。(其它的选择是使用如图28、四、30、31所示的DNS或Sl设置过程)。MME 130基于检查结果选择PGW和/或SGW。
如果确定使用L-PGW 120而且如果本地GW-info包括FQDN，则MME130使用域名服务器(DNS)获得网络的IP地址。如果确定使用L-PGW 120以及用于将活动模式中的UE的数据路径直接连接到L-PGW的LIPA直接路径，则MME130在步骤2120向SGW 140发送包含具有 IMSI 的 S-TMSI 的 CREATE SESSION REQUEST 消息。
SGff 140 将包括在 CREATE SESSION REQUEST 消息中的 S-TMSI 识别为使用 L-PGW 的指示符。如果CREATE SESSION REQUEST消息包括S-TMSI，贝丨J SGff 140在步骤2125将 CREATE SESSION REQUEST 消息转发给 L-PGW 120。此时，SGW 140 通过用 S-TMSI 替代 IMSI 来重置UE ID。此外，SGW 140将包括在由MME 130发送的CREATE SESSION REQUEST消息中的LIPA直接隧道开启指示符识别为指示不需要SGW 140向UE 100分配资源因而不分配用于数据路径的任何资源的指示符。此时，可以分配用于在空闲模式下使用的S5DL或当图 22的2225步骤中UE从活动模式转变到空闲模式时需要的数据路径的资源。
在处理接收到的CREATE SESSION REQUEST消息之后，SGff 140在步骤2125将具有作为 UE ID 的 S-TMSI 的 CREATE SESSION REQUEST 消息转发给 L-PGff 120。
在接收到CREATE SESSION REQUEST消息后，L-PGW 120在步骤2130分配需要的资源并且向 SGW 140 发送 CREATE SESSION RESPONSE 消息。SGW 140 在步骤 21；35 向 MME 130转发CREATE SESSION RESPONSE消息。此时，如果没有分配用于UE的数据传输的任何资源，则SGW 140将资源信息(Si UL 141和S5 DL 142)设置为哑数据或者开启CREATE SESSI0NRESP0NSE消息中的LIPA直接隧道标记。
在接收到CREATE SESSION RESPONSE 消息后，MME 130 在步骤 2140 向 HeNB 110 发送BEARER SETUP REQUEST消息。当接收到LIPA直接隧道标记后，代替SGW的TEID的地址，BEARER SETUP REQUEST 消息包括从 CREATE SESSION RESPONSE 消息获得的 L-PGW 120 的地址和TEID作为用于在HeNB 110处发送通过无线UL 111接收到的数据的目的地地址。 当MME 130确定使用GTP控制消息作为用于传送HeNB 110和MME 130之间的控制消息的容器时，MME 将 optimal_cntrl_enable_indicator 插入 BEARER SETUP REQUEST 消息中以指示GTP控制消息的使用。BEARER SETUP REQUEST消息可以与PDN connection acc印t消息一起发送。
在接收到BEARER SETUP REQUEST 禾口 PDN CONNECTIVITY ACCEPT 消息后，HeNB 110 在步骤2145设置与UE 100的无线承载，并且在步骤2150向MME 130发送包含关于被分配用于接收DL数据的SlDL 112的信息的BEARER SETUP RESPONSE消息。
在接收到BEARER SETUP RESPONSE后，MME 130保存关于用于HeNB 110接收下行链路数据的SlDL 112的信息，而UE在步骤2155向MME 130发送PDN CONNECTIVITY COMPLETE 消息。
如果接收到BEARER SETUP RESPONSE 消息和 PDNCONNECTIVITY COMPLETE 消息二者，则MME 130在步骤2160向通过步骤2130和2135从CREATE SESSION RESPONSE消息获得的L-PGW 120的控制消息接收地址发送由HeNB 110配置的包括关于SlDL 112的信息的MODIFY BEARER REQUEST消息，以使得通过SlDL发送从L-PGW 120接收到的数据。 M0DIFYBEARER REQUEST消息可以以三种方式发送。第一种方式是使用通过HeNB 110与MME 130之间的控制连接的容器。第二种方式是使用利用UE INITIAL消息、S1SETUP消息或DNS 询问获得的L-GW控制地址，即，直接向L-GW控制地址发送MODIFY BEARER REQUEST。第三种方式是经由SGW，S卩，MME向S-GW发送具有LIPA直接隧道标记的MODIFY BEARER REQUEST, 然后S-GW仅仅向L-GW传递接收到的MODIFY BEARER REQUEST而不处理。
如果接收到MODIFY BEARER REQUEST消息，则L-PGW 120保存由HeNB 110分配的关于SlDL的信息并且如参考图18描述建立LIPA直接隧道，并在步骤2165M0DIFY BEARER RESPONSE消息转发给通过步骤2120和2125从CREATE SESSION REQUEST消息获得的MME 130的控制消息接收地址。发送M0DIFYBEARER RESP0SNE也可以以三种方式完成利用通过Sl-ME接口的GTP-C容器、利用L-GW控制地址、以及利用S-GW传递。
图22是示出根据本发明的实施例的当在转变到空闲模式之后为UE接收寻呼消息重新配置数据路径时的网络实体的操作的信令图。
参考图22，如果UE 100从活动模式转变到空闲模式(例如根据诸如不活动的原因)，HeNB 110在步骤2200向MME 130发送用于释放UE的上下文的UE CONTEXT RELEASE REQUEST (UE上下文释放请求)消息。
如果接收到UE CONTEXT RELEASE REQUEST 消息，则 MME 130 在步骤 2210 向 SGW 140发送MODIFY BEARER REQUEST消息，用于将下行链路数据路径从L-PGW 120与HeNB 110 之间的SlDL 112(参见图18)切换到L-PGW与SGW 140之间的S5DL 142(参见图17)。SGff 140 在步骤 2215 将 MODIFY BEARER REQUEST 消息转发给 L-PGW 120。另外，MODIFY BERARER REQUEST可以在图22中的SlAP =UE上下文释放命令中的容器之内传递。
由MME 130发送的MODIFY BEARER REQUEST消息包含用于指示用于本地IP接入 (LIPA)直接隧道的承载的数据路径被切换的S-TMSI。MODIFY BEARER REQUEST消息还包括已经运行而为了控制消息发送效率没有向SGW 140通知的最近的承载相关信息，诸如承载的禁能、激活、和修改，以便在SGW 140中更新关于承载的信息。
更具体地，如果接收到MODIFY BEARER REQUEST消息，则SGW 140检查包括在 MODIFY BEARER REQUEST消息中的S-TMSI以识别LIPA直接隧道的路径切换，并且利用从 MODIFY BEARER REQUEST消息提取的关于修改的承载的信息分配用于接收和缓冲目的地为 UE 100的下行链路数据的资源。另外，SGW 140更新它的承载信息。如果当MME 130已经在图21的步骤2120接收到CREATE SESSION请求时它没有被分配用于上行链路和下行链路数据的资源，则可以在UE转变到空闲模式的状态中分配在接收到MODIFY BEARER REQUEST 消息的时间点的诸如TEID的资源。该情况下，由SGW 140发送的MODIFY BEARER REQUEST 消息包括关于修改的承载的信息作为更新结果。
在接收到MODIFY BEARER REQUEST 消息后，L-PGW 120 在步骤 2220 基于从 MODIFY BEARER REQUEST消息提取的SGW 140的承载信息将下行链路数据路径从在L-PGW 120与 HeNB 110之间建立的SlDL 112切换为L-PGW 120与SGW 140之间的SOTL 142。在步骤 2225，L-PGW 120向SGW140发送包括数据路径切换结果的MODIFY BEARER RESPONSE消息。 SGff 140 在步骤 2230 将 MODIFY BEARER REQUEST 消息转发给 MME130。
如果接收到MODIFY BEARER RESPONSE消息，则MME 130在步骤2235保存指示在 HeNB 110上驻留的UE使用LIPA直接隧道用于HeNB处的承载的UE上下文。在步骤2240， MME 130向HeNB 110发送UEC0NTEXT RELEASE COMMAND (UE上下文释放命令)消息，用于释放分配给UE 100的资源和信息和无线承载。在接收到UE CONTEXT RELEASE COMMAND消息后，HeNB 110在步骤2245向UE 100发送RRC CONNECTION RELEASE(连接释放)消息并且释放分配给UE 100的资源。在步骤2250，HeNB 110向MME 130发送包括资源释放结果的 UE CONTEXT RELEASE COMPLETE (UE 上下文释放完成)消息。
图23是示出根据本发明的实施例的当在转变到空闲模式之后UE接收寻呼消息时的网络实体的操作的信令图。
参考图23，如果目的地为UE 100的下行链路数据到达L-PGW 120，则L-PGW 120 在步骤2300向SGW 140发送下行链路数据。SGW 140在步骤2305向MME 130发送DOWNLINK DATA NOTIFICATION(下行链路数据通知)消息同时缓冲下行链路数据。在接收到DOWNLINK DATA NOTIFICATION消息后，MME 130在步骤2310向根据UE 100的位置定义的跟踪区域内的ENB发送PAGING(寻呼)消息。如果接收到PAGING消息，则HeNB 110在步骤2315通过寻呼信道广播PAGING消息。
如果接收到PAGING消息，则UE 100在步骤2320向MME 130发送SERVICE REQUEST 消息用于接收下行链路数据。在步骤2325，MME 130向HeNB 110发送INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息。INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息包括关于要被用于向 L-PGW 120传输上行链路数据的S5UL 111的信息。在步骤2330，HeNB 110建立UE上下文并且重新配置与 UE 100 的 RRC 连接。HeNB 110 存储从 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息提取的关于S5UL 111的信息，以使得通过重新配置的无线承载接收到的上行链路数据可以通过HeNB 110和L-PGW 120之间的S5UL 111被发送到L-PGW。
在为SlDL 112分配用于接收下行链路数据的TEID之后，HeNB 110在步骤2335向 MME 130发送包括SlDL分配和无线承载分配结果的INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE消息。在步骤2340，MME 130向从图21的步骤2130中接收到的CREATE SESSION RESPONSE 消息提取的L-PGW120的控制消息地址发送MODIFY BEARER REQUEST消息。MODIFY BEARER REQUEST消息可以包括从步骤23；35中接收到的INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE消息提取的关于L-PGW 120与HeNB 110之间的SlDL 112的信息，以便建立如图18所示的用于下行链路数据的LIPA直接隧道。如图21和图22中所完成的，修改承载请求可以经由具有 LIPA直接隧道标记的S-GW或使用INITIAL CONTEXT STEUP REQUEST消息2325中的容器发送。
在接收到MODIFY BEARER REQUEST消息后，L-PGW 120在步骤2345配置LIPA直接隧道并且向MME 130发送包括LIPA直接隧道配置结果的MODIFY BEARER RESPONSE消息。
图对是示出根据本发明的实施例的包括通过合并本地PDN网关(即，L-PGW)和本地服务网关(即，L-SGW)而具有扩展功能的毫微微基站(或HeNB)的无线通信系统的图。
参考图M，HeNB 2410使用DHCP或静态配置被分配IP地址并且建立与MME 2420 的连接。为了建立与MME 2420的连接，HeNB 2410向MMEM20发送包括它的ID的S1SETUP REQUEST消息并且从MME 2410接收响应。
在HeNB MlO与MME M20之间建立连接之后，UE M50向HeNB MlO发送SERVICE REQUEST消息。HeNB 2410向MME 2420发送INITIAL UE消息，用于通知接收到SERVICE REQUEST消息并且获得关于UE M50的信息。INITIAL UE消息包括本地网关信息(本地 GW-info)，其包括用于交换控制消息的L-PGff 2415和L-SGff 2413的IPv4和/或IPv6地址和端口。
图25是示出根据本发明的实施例的包括通过合并本地PDN网关(即，L-PGW)而具有扩展功能的HeNB的无线通信系统的图。
参考图25，HeNB 2510 包括 L-PGW 2515，而MME 2520 经由 SGW 2530 向 L-PGW 2510发送消息。
图沈是示出根据本发明的实施例的包括通过合并L-PGW和L-SGW而具有扩展功能的HeNB Gff的无线通信系统的图。图沈所示的系统中，当UE处于活动模式时，在HeNB Gff 2620 中激活 L-PGW 2627 和 L-SGW 洸25。
参考图沈，从UE 2610向IP网络发送的上行链路数据通过一系列UL (在UE 2610 与 HeNB 2615 之间建立的无线 UL、HeNB 2615 与 HeNB GW2620 的 L-SGW 2625 之间的 S1UL、 和L-SGff 2625与L-PGff 2627之间的S5UL)以及L-SGff 2625与IP网络之间的IP链路传递。
此外，下行链路数据从L-PGW洸27通过一系列DL(L-PGW洸27与L-SGW洸25之间的SOTL、L-SGW洸25与HeNB洸15之间的Sl DLjPHeNB洸15与UE洸10之间的无线 DL)传递。
图27是示出根据本发明的实施例的包括通过合并L-PGW而具有扩展功能的HeNB GW的无线通信系统的图。图27所示的系统中，当UE 2710处于空闲模式时，在HeNB Gff 2720 中激活L-PGW功能。
参考图27，如果目的地为UE 2710的下行链路数据到达L-PGW 2725，则L-PGW 2725向SGW 2740发送下行链路数据。SGW 2740向MME 2730发送下行链路数据通知消息同时缓冲下行链路数据。在接收到下行链路数据通知消息后，MME 2730向根据UE 2710的位置定义的跟踪区域内的ENB发送寻呼消息。如果接收到寻呼消息，则HeNB 2715广播寻呼消息以使得UE 2710接收寻呼消息。
在接收到寻呼消息后，UE 2710向MME 2730发送SERVICE REQUEST消息。如果接收到 SERVICE REQUEST 消息，则 MME 2730 向 HeNB GW2720 发送 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息。INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息包括关于用于向 L-PGW 2720 发送上行链路数据的S5UL的信息。HeNB Gff 2720建立UE上下文并且设置与UE 2710的无线承载。HeNB Gff 2720保存关于L-PGW 2725的S5UL的信息以便向L-PGW2725发送通过无线承载接收到的上行链路数据。
图28是示出根据本发明的实施例的无线通信系统中通过合并L-PGW和L-SGW和用于管理信息的MME而具有扩展功能的HeNB/HeNB Gff的操作的信令图。
HeNB/HeNB Gff根据DHCP或静态配置被分配IP地址并且建立与MME的连接。更具体地，HeNB/HeNB GW在步骤观00向MME发送包括本地网关信息(本地GW_info)的S1SETUP REQUEST消息，该本地网关信息包括L-PGW和L-SGW的IPv4和/或IPv6地址和端口。如果接收到S1SETUP REQUEST消息，则MME在步骤观10存储UE信息和本地GW_info，该UE 信息包括作为用于在HeNB/HeNB Gff与MME之间识别UE的UE ID的S-TMSI。在步骤2820， MME向HeNB/HeNB Gff发送包括在UE与HeNB/HeNB Gff之间建立无线承载所需的信息的Sl SETUP RESPONSE消息。当HeNB和HeNB Gff 二者具有L-GW功能时，HeNB GW可以在它的Sl Setup REQUEST消息中包括几个HeNB的L-GW信息。
图四是示出根据本发明的实施例的无线通信系统中用于使用存储的本地网关信息来选择数据被发送到的网关的网络实体的操作的信令图。
参考图^，UE 首先在步骤 2900 向 HeNB/HeNB GW 发送 SERVICE REQUEST 消息(RRC 消息)。HeNB/HeNB Gff在步骤四10将SERVICE REQUEST消息转发给MME。被发送到MME的 SERVICE REQUEST消息包括关于HeNB/HeNB GW中的本地网关的信息。本地网关信息包括诸如L-PGW的控制消息接收地址(IP地址或FQDN)和TEID (GPRS隧道协议隧道终点ID)的接入fe息。
在接收到SERVICE REQUEST消息后，MME激活由UE使用的所有承载。此后，UE 向MME发送用于请求激活本地IP接入服务的PDN CONNECTIVITY REQUEST消息。PDN CONNECTIVITY REQUEST消息包括指示“本地IP接入”的接入点名称(APN)。APN指示目标接入网络。MME在步骤四20检查APN是否指示本地IP接入(LIPA)，并且如果是，则使用存储的本地Gff-info选择与HeNB/HeNB Gff共在一处的SGW/PGW。
在步骤2930，MME 向 SGW/PGW 发送 CREATE SES SION REQUEST 消息。CREATE SESSION REQUEST消息包括作为临时的UE ID的S-TMSI以及LIPA直接隧道开启指示符。 响应于 CREATE SESSION REQUEST 消息，SGW/PGW 在步骤 2940 向 MME 发送 CREATE SESSION RESPONSE消息。在步骤四50，MME响应于SERVICE REQUEST消息向HeNB/HeNB GW发送 SERVICE RESPONSE 消息。HeNB/HeNB Gff 在步骤 2960 将 SERVICERESP0NSE 消息转发给 UE。
图30是示出根据本发明的实施例的无线通信系统中的HeNB/HeNB GW和用于毫微微基站信息获取的DNS服务器的操作的信令图。
参考图30，HeNB/HeNB Gff在步骤3010向域名服务(DNS)服务器发送用于登记本地网关信息的REGISTER REQUEST(登记请求)消息。DNS服务器提供映射到IP地址的主机名。本地网关信息包括诸如与HeNB/HeNBGW共在一处的L-PGW和L-SGW的IPv4和/或 IPv6地址和端口的信息。如果接收到REGISTER REQUEST消息，则DNS服务器在步骤3020 存储HeNB Id，即，ECGI和本地网关信息。在步骤3030，DNS服务器向HeNB/HeNB GW发送指示本地网关信息的登记的REGISTER RESPONSE(登记响应)消息。
图31是根据本发明的实施例的无线通信系统中的用于选择HeNB/HeNBGW的网络实体的操作的信令图。
参考图31，UE 首先在步骤 3100 向 HeNB/HeNB Gff 发送 SERVICE REQUEST 消息。HeNB/HeNB GW 在步骤 3110 将 SERVICE REQUEST 消息转发给 MME。被发送到 MME 的 SERVICE REQUEST消息包括ECGI (eNB蜂窝全局id)。在接收到SERVICE REQUEST消息时，MME激活由UE使用的所有承载。此后，UE向MME发送用于请求激活本地IP接入服务的PDN CONNECTIVITY REQUEST 消息。PDN CON-NECTIVITY REQUEST 消息包括指示“本地 IP 接入” 的 APN。MME在步骤3120检查PDN CONNECTIVITY REQUEST消息中的APN是否指示“本地 IP接入(LIPA) ”。图30中的过程将与ECGI匹配的L-Gff的信息登记到DNS服务器。因此， MME通过向DNS服务器发送询问来获得L-GW的信息。为此，在步骤3130，MME向DNS服务器发送询问消息，用于请求关于选择的HeNB/HeNB Gff的信息。在接收到询问消息时，DNS服务器在步骤3140检索关于相应的HeNB/HeNB Gff的信息并且向MME发送RESPONSE消息。如果从DNS服务器接收到RESPONSE消息，则MME在步骤 3150 向 HeNB/HeNB Gff 的 L-SGW/L-PGW 发送 CREATE SESSION REQUEST 消息。CREATE SESSION REQUEST消息包括作为临时的UE ID的S-TMSI以及LIPA直接隧道开启指示符。 在步骤 3160，HeNB/HeNB Gff 的 L-SGW/L-PGW 向 MME 发送 CREATE SESSION RESPONSE 消息。在接收到CREATE SESSION RESPONSE 消息后，MME 在步骤 3170 响应于 SERVICE REQUEST 消息向 HeNB/HeNB GW 发送 SERVICE RESPONSE 消息。HeNB/HeNB GW 在步骤 3180 将SERVICE RESPONSE消息转发给UE。因此，当UE请求本地IP接入时，HeNB/HeNB Gff激活本地网关功能(L-PGW，有或者没有L-SGW)以便与IP网络交换数据而不经过核心网络，结果提高了数据传输效率。通过使用HeNB/HeNB GW中的本地网关的中继功能和安全功能，可以提高HeNB/HeNB GW与属于核心网络的MME之间的通信的安全性。HeNB/HeNB Gff向MME通知本地IP接入功能的激活，以使得MME支持活动模式中的UE使用UE-HeNB/HeNB Gff-HeNB/HeNB Gff中的L-PGW的 LIPA直接隧道，结果优化了数据和控制路径。当MME使用LIPA直接隧道时，MME向服务网关通知LIPA直接隧道的使用，以使得服务网关不向活动模式的UE分配任何资源，特别是用于上行链路数据的资源。这防止了服务网关中的资源的浪费。当在活动模式下工作的UE转变到空闲模式时，数据路径从LIPA直接隧道切换到服务网关-HeNB/HeNB GW中的本地PDN网关的链路以使能寻呼过程。当HeNB包括用于支持本地IP接入功能的本地PDN网关功能时，可以为UE提供 UE-HeNB-HeNB中的本地PDN网关的高效的数据路径，而不考虑SGW的位置。当UE在空闲模式下工作时，可以通过使用S-TMSI作为被发送到HeNB中的本地 PDN网关的消息中的临时的UE ID来接收数据并且防止UE的保密信息暴露给HeNB。虽然以上已经详细描述本发明的特定实施例，然而显然应当理解，本领域技术人员可以想到的这里教导的基本发明构思的许多变化和/或修改将仍然落入由所附权利要求书及其等价物限定的本发明的精神和范围内。
权利要求
1.一种在无线通信系统中用于支持毫微微蜂窝的本地互联网协议(IP)接入的方法， 该方法包括从用户设备(UE)接收服务请求；向移动管理实体(MME)发送包括关于本地网关的信息的初始UE消息； 存储在由MME发送的初始上下文设置请求中携带的承载信息； 从UE接收分组数据网络(PDN)连通性请求； 将PDN连通性请求转发给MME ； 从MME接收创建会话请求；以及建立与本地网关的无线承载，本地网关与毫微微蜂窝共在一处。
2.如权利要求1所述的方法，其中该初始UE消息包括关于本地服务网关和本地PDN网关的信息。
3.如权利要求2所述的方法，其中该关于本地服务网关和本地PDN网关的信息包括本地服务网关和本地PDN网关的IP地址。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述建立无线承载包括从MME向本地服务网关发送PDN连通性请求。
5.如权利要求2所述的方法，其中所述建立无线承载包括在本地服务网关与本地PDN 网关之间建立承载。
6.一种在无线通信系统中用于支持本地互联网协议(IP)接入的装置，该装置包括 毫微微蜂窝，从用户设备(UE)接收服务请求，向移动管理实体(MME)发送包括关于本地网关的信息的初始UE消息，存储在由MME发送的初始上下文设置请求中携带的承载信息，从UE接收分组数据网络(PDN)连通性请求，并且将PDN连通性请求转发给MME ； 本地服务网关，从MME接收创建会话请求，并且建立无线承载；以及本地PDN网关，其连接到具有核心网络的PDN，并且建立与服务网关的无线承载。
7.—种在包括毫微微基站的无线通信系统中的数据路径配置方法，该方法包括 当用户设备(UE)处于活动状态时，建立连接UE、毫微微基站、和与毫微微基站共在一处的本地分组数据网络(PDN)网关的第一数据路径，本地PDN网关支持本地互联网协议 (IP)接入功能；以及当UE从活动状态转变到空闲状态时，建立连接UE、毫微微基站、服务网关、和本地PDN 网关的第二数据路径。
8.如权利要求7所述的数据路径配置方法，其中建立第一数据路径包括 从UE接收PDN连通性请求；以及在毫微微基站与本地PDN网关之间设置数据链路。
9.如权利要求7所述的数据路径配置方法，其中建立第一数据路径包括 从UE接收PDN连通性请求；以及使用在MME与毫微微基站之间建立的控制连接在毫微微基站与本地PDN网关之间设置数据链路。
10.如权利要求7所述的数据路径配置方法，其中建立第二数据路径包括在本地PDN 网关与本地服务网关之间设置数据链路，以用于UE接收寻呼信号。
全文摘要
一种在无线通信系统中用于向附着到包括分组数据网络(PDN)网关功能的毫微微蜂窝的用户设备(UE)提供本地IP接入服务的方法和装置。该方法包括从用户设备(UE)接收服务请求；向移动管理实体(MME)发送包括关于本地网关的信息的初始UE消息；存储在由MME发送的初始上下文设置请求中携带的承载信息；从UE接收分组数据网络(PDN)连通性请求；将PDN连通性请求转发给MME；从MME接收创建会话请求；以及建立与本地网关的无线承载，本地网关与毫微微蜂窝共在一处。
文档编号H04W40/24GK102550083SQ201080029527
公开日2012年7月4日 申请日期2010年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者崔成豪, 林彩权, 裵范植, 赵晟娟 申请人:三星电子株式会社